JP2009540267A - State-of-the-art furnace equipment used in oil and petrochemical applications - Google Patents
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Abstract
各々がその内部に位置する加熱要素を有する、少なくとも1つの輻射加熱部を有する加熱炉装置が開示されている。この装置は少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続された対流部を含み、対流部は少なくとも1つの垂直配向対流管を有する。少なくとも1つの対流管の各々は少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続されている。少なくとも1つの対流管の各々は、内部を流れるプロセス流体を有する内管と、内管の所定部に沿って延びる外管とを備え、プロセス流体が少なくとも1つの輻射加熱部によって加熱され、外管は内管から離間されてそれらの間に流路を形成する。
【選択図】図1A furnace apparatus having at least one radiant heating section, each having a heating element located therein, is disclosed. The apparatus includes a convection section operatively connected to at least one radiant heating section, the convection section having at least one vertically oriented convection tube. Each of the at least one convection tube is operatively connected to at least one radiant heating section. Each of the at least one convection tube includes an inner tube having a process fluid flowing therein and an outer tube extending along a predetermined portion of the inner tube, and the process fluid is heated by at least one radiant heating unit, Are spaced from the inner tube to form a flow path therebetween.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は垂直配置対流部を有する、陽圧を用いる高効率低排出加熱炉装置に関する。陽圧を用いることにより、加熱に必要な大きさを低減して小型炉設計をもたらす強制対流熱伝達を可能にする。本発明による加熱炉装置は、製油および石油化学用途で用いられると考えられる。 The present invention relates to a high-efficiency, low-emission furnace using positive pressure, having a vertically arranged convection section. The use of positive pressure allows forced convection heat transfer that reduces the size required for heating and results in a small furnace design. The furnace apparatus according to the present invention is believed to be used in oil refinery and petrochemical applications.
石油精製所および石油化学プラントにおいて加熱炉が通例用いられているが、それはこれらの加熱炉が、通例他の用役源から得ることができない高レベルの熱を供給できるからである。現在商業的に実施されている従来の加熱炉は、輻射部と、対流部と、空気予熱器と、超低NOxバーナーとを含む。対流部は輻射部の上に位置する。対流部の対流管は水平配向を有する。 Heating furnaces are commonly used in oil refineries and petrochemical plants because these furnaces can supply high levels of heat that are typically not available from other utilities. Conventional furnaces currently in commercial practice include a radiant section, a convection section, an air preheater, and an ultra-low NOx burner. The convection part is located on the radiation part. The convection tube of the convection section has a horizontal orientation.
従来の加熱炉は予熱空気を利用して加熱炉効率を最大限にする。従来の加熱炉は押込送風機と吸出送風機とを有する平衡送風設計を必要とする。押込送風機は外気を予熱器へそしてその後加熱炉へ供給する。吸出送風機は排煙を引き出す。しかしこの装置は更なる外気を進入させやすい。外気の進入は加熱炉の運転に悪影響を与える。その結果従来の加熱炉は、燃焼関連不安定性を防止するために、3%以上の過剰なO2レベルで運転しなければならない。これは炉効率を低下させるため91〜92%という典型的最大達成可能炉効率しか達成されない。効率の低下は全NOxおよび温室効果ガス排出の増加をもたらす。 Conventional furnaces utilize preheated air to maximize furnace efficiency. Conventional heating furnaces require a balanced fan design with an indenter and a suction fan. The forced blower supplies outside air to the preheater and then to the furnace. The suction fan draws out the smoke. However, this device tends to allow more outside air to enter. The entrance of outside air adversely affects the operation of the heating furnace. As a result, conventional furnaces must operate at an excess O 2 level of 3% or more to prevent combustion related instabilities. This reduces the furnace efficiency and only achieves the typical maximum achievable furnace efficiency of 91-92%. A decrease in efficiency results in an increase in total NOx and greenhouse gas emissions.
燃料に対する増え続ける要求、そのコストの上昇、と同時に排出削減に対する規制の強化により、排出を低減しつつ炉効率を最大にする加熱炉の必要性がある。この必要性は特に大型炉(100MBtu/hrを超える)にある。 There is a need for a heating furnace that maximizes furnace efficiency while reducing emissions due to ever-increasing demands on fuel, increasing costs, and at the same time increasing regulations on emission reduction. This need is especially in large furnaces (over 100 MBtu / hr).
本発明の実施形態の態様は、高効率、低排出および小型設計を有する加熱炉装置に関する。炉効率の上昇は燃料消費の低下をもたらし、エネルギーの節約並びにそれに対応するNOxおよび温室効果ガス排出の低減につながる。 Aspects of embodiments of the present invention relate to furnace apparatus having high efficiency, low emissions, and a compact design. Increased furnace efficiency results in lower fuel consumption, leading to energy savings and corresponding reductions in NOx and greenhouse gas emissions.
加熱炉内で陽圧(即ち大気を超える)を利用して外気の進入を防止することが本発明の一態様である。加熱炉装置全体が陽圧下で運転されてもよいことが考えられる。陽圧運転の利用は、より低い過剰O2の加熱炉装置の運転を可能にする。過剰O2の低減はより高い効率およびより低い排出をもたらす。 It is an embodiment of the present invention to prevent the entry of outside air using positive pressure (that is, exceeding the atmosphere) in the heating furnace. It is conceivable that the entire furnace apparatus may be operated under positive pressure. The use of positive pressure operation allows operation of a lower excess O 2 furnace unit. Reduction of excess O 2 results in higher efficiency and lower emissions.
陽圧運転の利用は、加熱炉の対流部における排煙からプロセス流体への熱の強制対流熱伝達も可能にする。強制対流熱伝達は、プロセス流体を加熱するのに必要な有効対流熱伝達面を低減し、ユニットサイズを低減する。 The use of positive pressure operation also allows forced convection heat transfer of heat from the flue gas to the process fluid in the convection section of the furnace. Forced convection heat transfer reduces the effective convection heat transfer surface required to heat the process fluid and reduces unit size.
縦方向フィン付き垂直管を有する対流部を提供することは本発明の他の態様である。管は半径方向に延びる離間フィンを有する。この配置はプロセス流体への熱伝達を強化する。 It is another aspect of the present invention to provide a convection section having a vertical finned vertical tube. The tube has radially extending spacing fins. This arrangement enhances heat transfer to the process fluid.
小型構成を有する加熱炉を提供することは本発明の他の態様である。独自の配置は対流部を輻射部間に配置することよって達成される。 It is another aspect of the present invention to provide a heating furnace having a compact configuration. Unique placement is achieved by placing the convection section between the radiating sections.
本発明による加熱炉は炉全体にわたり陽圧で動作するため、押込送風機しか必要としない。押込送風機よりもメンテナンス上の問題になりやすい吸出送風機は必要ない。 Since the heating furnace according to the present invention operates at positive pressure throughout the furnace, only a forced blower is required. There is no need for a suction blower that is more likely to be a maintenance problem than a forced blower.
加熱炉全体にわたり押込送風のみを利用すると、炉を1〜2%というより低い過剰O2レベルで運転することができる。そのようなものとして95%という保有熱効率を達成することができる。加えてより高い効率の結果、低燃料燃焼のため推定3%低いNOxおよび温室効果ガス排出を実現することができる。 Utilizing only forced air over the entire heating furnace allows the furnace to be operated at a lower excess O 2 level of 1-2%. As such, a retained thermal efficiency of 95% can be achieved. In addition, as a result of higher efficiency, an estimated 3% lower NOx and greenhouse gas emissions can be achieved due to low fuel combustion.
これらおよび他の態様は、2つの輻射室間に位置する垂直管配向の対流部を有する2連垂直管箱型輻射部を含む加熱炉装置を対象とする本発明により実現することができる。本発明の対流部設計概念は以下のような加熱炉に特有である。対流部内の各管は、空部と縦方向フィン付き管を有する区分フィン付き部とで構成されている。各管のフィン付き管部は、排煙外郭を形成して排煙流用経路を提供する外部耐火裏付き金属スリーブに包まれている。輻射部からの排煙は対流部の上部に進入し、熱を管内のプロセス流体と交換するが、従来の二重管式熱交換器内の流路と同様に、まず空部と、その後各管の排煙外郭内のフィン付き部と交換する。このように各管内のプロセス流体流に対する排煙流は、各通路内の交互並流および向流の組み合わせである。各管の周囲の排煙外郭は管シート内に溶接され、管シートは排煙プレナム内に溶接されている。各外郭からの排煙はプレナム内に出るとともに、高効率空気予熱ユニット中を流れ、その後煙突内に通される。押込送風機からの外気は空気予熱ユニット内で予熱され、その後炉床に位置するバーナーに通される。押込送風機は予熱燃焼空気流と、炉全体にわたる空気および排煙流回路用の必要なヘッド(通例25インチの水)とを提供する。本発明では吸出送風機は存在しない。 These and other aspects can be realized by the present invention directed to a furnace apparatus including a double vertical tube box type radiation portion having a convection portion with a vertical tube orientation located between two radiation chambers. The convection section design concept of the present invention is specific to the following heating furnace. Each tube in the convection section is composed of an empty portion and a section with fins having a longitudinal finned tube. The finned tube portion of each tube is encased in an external fire-resistant backed metal sleeve that forms a flue gas envelope and provides a flue gas flow path. The flue gas from the radiant part enters the upper part of the convection part, exchanging heat with the process fluid in the pipe, but like the flow path in the conventional double pipe heat exchanger, first the empty part and then each Replace with finned part inside the flue of the tube. Thus, the flue gas flow for the process fluid flow in each tube is a combination of alternating cocurrent and countercurrent in each passage. The smoke envelope around each tube is welded into the tube sheet, and the tube sheet is welded into the smoke plenum. The flue gas from each shell exits into the plenum and flows through the high efficiency air preheating unit before being passed into the chimney. The outside air from the forced blower is preheated in the air preheating unit and then passed through a burner located in the hearth. The forced blower provides the preheated combustion air flow and the necessary head (typically 25 inches of water) for the air and flue gas circuits throughout the furnace. In the present invention, there is no suction fan.
本発明の態様によれば加熱炉装置は少なくとも1つの輻射加熱部を含む。各輻射加熱部は加熱要素を含む。加熱炉装置は少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続された対流部を更に含む。対流部は垂直配向されているとともに、少なくとも1つの垂直配向対流コイルを含む。上部支持管を有する垂直管配向はメンテナンスの減少をもたらす。吸出送風機および関連する管類の排除は、低コストの設計を加える。各対流管の一部は少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続されている。 According to an aspect of the present invention, the furnace apparatus includes at least one radiant heating section. Each radiant heating section includes a heating element. The furnace apparatus further includes a convection section operatively connected to the at least one radiant heating section. The convection section is vertically oriented and includes at least one vertically oriented convection coil. Vertical tube orientation with an upper support tube results in reduced maintenance. The elimination of the suction blower and associated tubing adds a low cost design. A portion of each convection tube is operatively connected to at least one radiant heating section.
本発明によれば少なくとも1つの対流管の各々は、内部を流れるプロセス流体を有する内管を含む。プロセス流体は少なくとも1つの輻射加熱部によって加熱される。各対流管は内管の所定部に沿って延びる外管も含む。外管は内管から離間されてそれらの間に流路を形成する。流路は、内管から外管に向かって外側に延びる、内部に位置する少なくとも1つの半径方向延長フィンを含んでもよい。各フィンは外管の長さ延びている。強制対流とフィン間のより広い空間との組み合わせは、フィン付き管の付着物を事実上排除する。付着物の低減および/または排除は、設計効率および低メンテナンスコストの維持に役立つ。垂直管の各々は縦方向延長フィンにより囲まれた内管を含むことが好ましい。管およびフィンは耐火裏付き金属スリーブによって囲まれている。外管は外管を囲む耐火層を含むことが好ましい。 According to the present invention, each of the at least one convection tube includes an inner tube having a process fluid flowing therethrough. The process fluid is heated by at least one radiant heating section. Each convection tube also includes an outer tube that extends along a predetermined portion of the inner tube. The outer tube is spaced from the inner tube to form a flow path therebetween. The flow path may include at least one radially extending fin located therein that extends outwardly from the inner tube toward the outer tube. Each fin extends the length of the outer tube. The combination of forced convection and the wider space between the fins virtually eliminates finned tube deposits. The reduction and / or elimination of deposits helps to maintain design efficiency and low maintenance costs. Each of the vertical tubes preferably includes an inner tube surrounded by longitudinally extending fins. Tubes and fins are surrounded by a metal sleeve with a refractory back. The outer tube preferably includes a refractory layer surrounding the outer tube.
本発明の一態様によれば流路は第1の解放端と第2の解放端とを有する。流路の第1の解放端は少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続されている。この配置によれば少なくとも1つの輻射加熱部からの排煙は、第1の開放端を介して流路に進入する。排煙は内管内に含まれるプロセス流体を更に加熱するように作用する。流路中を移動する排煙が第2の開放端を介して流路を出てプレナム内に入るように、第2の解放端がプレナムに動作するように接続されている。プレナムが予熱ユニットに動作するように結合されて、流路を出る排煙がプレナムを通って予熱ユニットへ移動し、そこで排煙が進入外気を予熱する。 According to one aspect of the invention, the flow path has a first open end and a second open end. The first open end of the flow path is operatively connected to at least one radiant heating section. According to this arrangement, the flue gas from at least one radiation heating unit enters the flow path via the first open end. The flue gas acts to further heat the process fluid contained within the inner tube. A second open end is operatively connected to the plenum such that smoke moving through the flow path exits the flow path through the second open end and enters the plenum. The plenum is operatively coupled to the preheating unit so that the flue gas exiting the flow path travels through the plenum to the preheating unit, where the flue gas preheats the incoming outside air.
本発明の他の態様によれば、加熱炉装置は押込送風機を備える。押込送風機は外気を予熱ユニットに供給し、外気はその後少なくとも1つの輻射加熱部に供給される。本発明によれば、外気を供給するとともに加熱炉装置中に外気を移動させるために、押込送風機しか必要ではない。そのようなものとして加熱炉装置は陽圧下で動作する。 According to another aspect of the invention, the furnace apparatus comprises a forced air blower. The forced blower supplies outside air to the preheating unit, which is then supplied to at least one radiant heating section. According to the present invention, only a forced air blower is required to supply the outside air and move the outside air into the heating furnace. As such, the furnace apparatus operates under positive pressure.
本発明の他の態様によれば加熱炉装置は、第1の輻射加熱部と第2の輻射加熱部とを含む。第1および第2の加熱部は、対流ユニットが間に位置するように対流ユニットの両側に位置する。第1および第2の輻射加熱部は、プロセス流体が対流ユニットを介して流れる際にプロセス流体を加熱する。 According to another aspect of the present invention, the heating furnace device includes a first radiant heating unit and a second radiant heating unit. The first and second heating sections are located on both sides of the convection unit so that the convection unit is located between them. The first and second radiant heating sections heat the process fluid as it flows through the convection unit.
各対流管は概してU状内管を有し得ることが考えられる。各内管は第1の垂直延長部と、第2の垂直延長部と、第1の垂直延長部を第2の垂直延長部に接続する接続部とを備える。プロセス流体は第1の垂直延長部中を接続部内に流れた後、第2の垂直延長部内に流れる。垂直延長部の各々は垂直延長部の所定部に沿って延びる外管を含み得る。第1の外管は第1の垂直延長部の所定部に沿って延びるとともに、第2の外管は第2の垂直延長部の所定部に沿って延びる。流路は内管と第1の外管との間および内管と第2の外管との間に位置する。各流路は第1の解放端と第2の解放端とを有する。第1および第2の輻射加熱部の各々の排煙が第1の開放端を介して流路に進入するように、流路の各第1の解放端が第1および第2の輻射加熱部に動作するように接続されている。流路中を移動する排煙が第2の開放端を介して流路を出るように、第2の解放端の各々がプレナムに動作するように接続されている。 It is contemplated that each convection tube may generally have a U-shaped inner tube. Each inner tube includes a first vertical extension, a second vertical extension, and a connection that connects the first vertical extension to the second vertical extension. The process fluid flows through the first vertical extension into the connection and then into the second vertical extension. Each of the vertical extensions may include an outer tube that extends along a predetermined portion of the vertical extension. The first outer tube extends along a predetermined portion of the first vertical extension, and the second outer tube extends along a predetermined portion of the second vertical extension. The flow path is located between the inner tube and the first outer tube and between the inner tube and the second outer tube. Each flow path has a first release end and a second release end. Each first open end of the flow path is at the first and second radiant heating sections so that the flue gas of each of the first and second radiant heating sections enters the flow path through the first open end. Connected to work. Each of the second open ends is operatively connected to the plenum so that the flue gas moving through the flow channel exits the flow channel through the second open end.
本発明のこれらの態様および他の態様は、詳細な説明および添付の図面を併用することで明らかになろう。 These and other aspects of the invention will become apparent when taken in conjunction with the detailed description and accompanying drawings.
ここで添付の図面に関連して本発明を説明する。 The present invention will now be described with reference to the attached figures.
ここで図に従って本発明をより詳細に説明する。本発明の実施形態による加熱炉装置10が図1に図示されている。加熱炉装置10は、外気を空気予熱ユニット12に供給する押込送風機ユニット11を含む。押込送風機ユニット11は陽圧下で外気を空気予熱ユニット12に供給する。押込送風機ユニット11は加熱炉装置10を陽圧下に維持して、外気の進入を防止するように動作する。
The present invention will now be described in more detail with reference to the drawings. A
外気は図1に図示するように空気予熱ユニット12中を移動する。外気はその後管路13中を移動する。管路13は加熱炉装置10の少なくとも1つの輻射加熱部14に接続されている。管路13は予熱空気を輻射加熱部14に供給する。各輻射加熱部14内に位置するのは、少なくとも1つの加熱要素141である。加熱要素141は予熱空気を更に加熱する。各加熱要素141はバーナーまたは他の適当な熱源であることが考えられる。加熱要素141は様々な加熱炉サイズ、サービスおよびデューティを備える多数の用途で商業的に実績のある超低NOxバーナーであることが好ましい。
The outside air moves through the
輻射加熱部14はプロセス流体を含む管類142によって囲まれている。輻射加熱部14内の加熱空気は図2に示されるよう上方に移動する。輻射加熱部14の一方側に位置しているのは垂直配置対流加熱部15である。対流加熱部15は、輻射加熱部14と対流加熱部15とが動作するように接続されるように、輻射加熱部14に隣接配向されている。一対の輻射加熱部14aおよび14bは図2に示されるように設けられていることが好ましい。輻射加熱部14aおよび14bは両方とも対流加熱部15に動作するように接続されている。このような配置により、外気が加熱要素141によって加熱された時に生成される加熱排煙は、対流加熱部15に向けられて対流加熱部15を通過するプロセス流体を加熱する。
The
ここで図2および3に関連して対流加熱部15をより詳細に説明する。垂直配向対流加熱部15は一対の輻射加熱部14aと14bとの間に位置決めされている。対流加熱部15は複数の垂直延長管151を含む。各垂直延長管151は、プロセス流体が流れる内管152を含む。外管153が内管152の所定の長さに沿って延びている。外管153は内管152の全長に沿って延びていないことが好ましく、その理由は明らかになるであろう。外管153は、流路154が間に形成されるように内管152から離間されている。複数の半径方向延長フィン155が、流路154内で内管152から外管153に向かって外側に向かって延びている。熱伝導フィン155は流路154内で十分に離間されて、流路154を通過する排煙からのフィン155上の堆積物によって形成され得る、流路154内の付着物を防止する。外管153は外耐火層156を含んでもよい。
The
前述したように外管153は内管152の全長に沿って延びていない。このような配置により開口157および158は流路154の対向端に形成されている。第1の開口157は外管153の上端に位置して、輻射加熱部14aおよび14bから流路154内への排煙の流れを可能にする。加熱フローガスはフィン155の上方を通過して流路154内へ流れ、それによりフィン155を加熱する。熱はその後フィン155から内管152内に位置するプロセス流体へ伝達される。流路154内への排煙の進入の前に、排煙は内管152の上部露出部に接触する。これが内管152の加熱をもたらす。熱はその後内管152中を流れるプロセス流体に伝達される。
As described above, the
排煙が流路154中を移動した後、排煙は開口158を介して流路154を出る。外管153は、対流加熱部15の下方に位置するプレナム16に接続されまたはプレナム16内に延びている。このような配置により第2の開口158はプレナム16内に位置する。図1に示すようにプレナム16は空気予熱ユニット12に接続されている。対流加熱部15からプレナム16内に出る排煙は空気予熱ユニット12に移動し、そこで排煙は図1に示すように煙突17を介して出る前に進入する外気を予熱する。
After the flue gas travels through the
内管152が、対流加熱部15を通過する多数の通路を生成してプロセス流体を加熱することが考えられる。内管152の各垂直部は上述した様態で内管152の所定の長さに沿って延びる外管153を含み、そのため内管152の各垂直部がその周りに形成される対応流路を含むことになる。接続部を内管152の垂直部の上下端に形成することにより、プロセス流体の流れを、対流加熱部15中の通路の他の垂直部内に再指向させることができる。更に各対流加熱部15が複数の別々の内管152を含み得ることも考えられる。このような配置により2つ以上のプロセス流体を、単一の対流加熱部15によって加熱することができる。
It is conceivable that the
加熱炉装置10の全体にわたる陽圧による押込送風設計の結果、空気進入が排除され、そのためより低い過剰O2運転を可能にする。より低い過剰O2は相当するより高い効率、並びにより低いNOxおよび温室効果ガス排出をもたらす。
As a result of the forced draft design with positive pressure throughout the
以下の表1に示すように本発明は、空気予熱器を利用した100MBtu/hrの従来加熱炉と比べた場合、加熱炉熱効率の3%の上昇、NOxおよび温室効果ガス排出の3%低減を提供することが推定される。空気予熱器のない従来加熱炉と比べた場合、上昇はより顕著である。 As shown in Table 1 below, the present invention provides a 3% increase in heating furnace thermal efficiency and a 3% reduction in NOx and greenhouse gas emissions when compared to a 100 MBtu / hr conventional heating furnace using an air preheater. It is estimated to provide. The rise is more pronounced when compared to a conventional furnace without an air preheater.
本明細書に説明したように本発明において様々な変形を行うことができるとともに、特許請求の範囲に規定したように本発明の趣旨および範囲内にあり、そのような趣旨と範囲とから逸脱することのない、装置および方法の多様な実施形態がなされうる。添付の明細書に含まれる内容はすべて、あくまでも例示として解釈されるものであって限定することを意味するものではないことが意図されている。 Various modifications can be made in the present invention as described herein, and are within the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims, and depart from such spirit and scope. Various embodiments of the apparatus and method can be made. It is intended that all contents contained in the accompanying specification be interpreted as illustrative only and are not meant to be limiting.
Claims (19)
前記少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続された対流部
を備え、
前記対流部が少なくとも1つの垂直配向対流管を有し、
前記少なくとも1つの対流管の各々が、前記少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続されていることを特徴とする加熱炉装置。 At least one radiant heating section, each having a heating element located therein; and a convection section operatively connected to the at least one radiant heating section;
The convection section has at least one vertically oriented convection tube;
Each of the at least one convection tube is connected so as to operate to the at least one radiant heating unit.
内部を流れるプロセス流体を有する内管;および
前記内管の所定部に沿って延びる外管
を備え、
前記プロセス流体が、前記少なくとも1つの輻射加熱部によって加熱され、
前記外管が、前記内管から離間されてそれらの間に流路を形成する
ことを特徴とする請求項1に記載の加熱炉装置。 Each of the at least one convection tube is
An inner tube having a process fluid flowing therein; and an outer tube extending along a predetermined portion of the inner tube;
The process fluid is heated by the at least one radiant heating section;
The heating furnace apparatus according to claim 1, wherein the outer pipe is spaced apart from the inner pipe to form a flow path therebetween.
前記流路の前記第1の解放端が、前記少なくとも1つの輻射加熱部に動作するように接続されており、
前記少なくとも1つの輻射加熱部内の排煙が、前記第1の開放端を介して前記少なくとも1つの輻射加熱部から前記流路に進入する
ことを特徴とする請求項3に記載の加熱炉装置。 The flow path has a first open end and a second open end;
The first open end of the flow path is operatively connected to the at least one radiant heating section;
The furnace apparatus according to claim 3, wherein flue gas in the at least one radiation heating unit enters the flow path from the at least one radiation heating unit via the first open end.
前記対流ユニットの一方側に位置する第1の輻射加熱部;および
前記対流ユニットの他方側に位置する第2の輻射加熱部
を、それらの間に前記対流ユニットが位置するように含むことを特徴とする請求項1に記載の加熱炉装置。 The at least one radiant heating section comprises:
A first radiant heating unit located on one side of the convection unit; and a second radiant heating unit located on the other side of the convection unit so that the convection unit is located therebetween. The heating furnace apparatus according to claim 1.
内部を流れるプロセス流体を有する内管;および
前記内管の所定部に沿って延びる少なくとも1つの外管
を備え、
前記プロセス流体が、前記第1の輻射加熱部および第2の輻射加熱部によって加熱され、
前記少なくとも1つの外管が、前記内管から離間されてそれらの間に流路を形成する
ことを特徴とする請求項9に記載の加熱炉装置。 Each of the at least one convection tube is
An inner tube having a process fluid flowing therein; and at least one outer tube extending along a predetermined portion of the inner tube;
The process fluid is heated by the first radiant heating section and the second radiant heating section;
The heating furnace according to claim 9, wherein the at least one outer tube is spaced apart from the inner tube to form a flow path therebetween.
前記流路の前記第1の解放端が、前記第1の輻射加熱部および第2の輻射加熱部に動作するように接続されており、
前記第1および第2の輻射加熱部からの排煙が、前記第1の開放端を介して前記少なくとも1つの輻射加熱部から前記流路に進入する
ことを特徴とする請求項11に記載の加熱炉装置。 The flow path has a first open end and a second open end;
The first open end of the flow path is operatively connected to the first radiant heating section and the second radiant heating section;
The flue gas from the first and second radiation heating units enters the flow path from the at least one radiation heating unit via the first open end. Heating furnace device.
第1の垂直延長部;
第2の垂直延長部;および
前記第1の垂直延長部を前記第2の垂直延長部に接続する接続部
を備え、それによりプロセス流体が前記第1の垂直延長部中を通って前記接続部へ流れた後、前記第2の垂直延長部内に流れることを特徴とする請求項12に記載の加熱炉装置。 Each inner pipe is
A first vertical extension;
A second vertical extension; and a connection connecting the first vertical extension to the second vertical extension, whereby process fluid passes through the first vertical extension and the connection. The furnace apparatus according to claim 12, wherein after flowing into the second vertical extension portion, the heating furnace apparatus flows into the second vertical extension portion.
前記第1の垂直延長部の所定部に沿って延びる第1の外管;および
前記第2の垂直延長部の所定部に沿って延びる第2の外管
を備えることを特徴とする請求項14に記載の加熱炉装置。 The at least one outer tube is
15. A first outer tube extending along a predetermined portion of the first vertical extension; and a second outer tube extending along a predetermined portion of the second vertical extension. The heating furnace apparatus described in 1.
前記流路の前記第1の解放端が、前記第1および第2の輻射加熱部に動作するように接続されており、
前記第1および第2の輻射加熱部の各々の排煙が、前記第1の開放端を介して前記流路に進入する
ことを特徴とする請求項15に記載の加熱炉装置。 Each flow path has a first release end and a second release end;
The first open end of the flow path is operatively connected to the first and second radiant heating sections;
The heating furnace apparatus according to claim 15, wherein the flue gas of each of the first and second radiant heating units enters the flow path through the first open end.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013231074A (en) * | 2006-12-05 | 2013-11-14 | Intra-Cellular Therapies Inc | New use |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8808867B2 (en) * | 2010-10-21 | 2014-08-19 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Alumina forming bimetallic tube for refinery process furnaces and method of making and using |
US20140212823A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Chevron U.S.A. Inc. | Reduction of NOx Emissions From Fired Heaters With Combustion Air Preheaters |
US10415820B2 (en) | 2015-06-30 | 2019-09-17 | Uop Llc | Process fired heater configuration |
WO2017003786A1 (en) | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Uop Llc | Reactor and heater configuration synergies in paraffin dehydrogenation process |
CN107532822B (en) | 2015-06-30 | 2021-03-16 | 环球油品公司 | Synergistic effect of reactor and heater configuration in paraffin dehydrogenation process |
CN107024116A (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-08 | 中石化洛阳工程有限公司 | One koji U-tube |
CN114183768A (en) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 上海本家空调***有限公司 | Flue gas refrigerant heat exchanger |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB757762A (en) * | 1954-06-23 | 1956-09-26 | Petro Chem Process Company | Improvements in or relating to a vertical tube heater |
FR2133306A5 (en) * | 1971-04-15 | 1972-11-24 | Inst Francais Du Petrole | Heating furnace - eg for hydrocarbon cracking or reforming |
JPS57153102A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Heat exchange for black liquor recovery boiler |
JPS62118146U (en) * | 1986-01-16 | 1987-07-27 | ||
JPS6334416A (en) * | 1986-07-28 | 1988-02-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Pulverized coal combustion process heater |
JPH0314688A (en) * | 1989-02-14 | 1991-01-23 | Manufacturing & Technology Conversion Internatl Inc | Method and apparatus for performing chemical reaction, method for changing carbonaceous material into product gas, method and apparatus for recovering energy and chemical contents ofblack liquor, and method and apparatus for steam reforming heavy liquid hydrocarbon |
FR2761371A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-02 | Procedes Petroliers Petrochim | Tubular furnace for cracking hydrocarbon(s) in the presence of steam |
JP2001519518A (en) * | 1997-10-08 | 2001-10-23 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | Flameless combustor process heater |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB688297A (en) | 1949-07-12 | 1953-03-04 | Bataafsche Petroleum | Improvements in tubular heaters |
GB745122A (en) | 1951-02-28 | 1956-02-22 | Head Wrightson Processes Ltd | Improvements in and relating to tubular furnaces for heating, distilling or cracking processes |
US2856905A (en) * | 1955-04-04 | 1958-10-21 | Oxy Catalyst Inc | Heat generating and exchanging device |
GB813959A (en) | 1956-06-08 | 1959-05-27 | Petro Chem Process Company | A cylindrical furnace |
GB888069A (en) | 1957-11-14 | 1962-01-24 | Yuba Cons Ind Inc | Fluid heaters |
US2994307A (en) * | 1960-03-03 | 1961-08-01 | Yuba Cons Ind Inc | Vertical tube heater |
US3128756A (en) * | 1961-06-27 | 1964-04-14 | Ralph B Galvin | Heating apparatus |
US4180128A (en) * | 1975-12-18 | 1979-12-25 | John J. Fallon, Jr. | Multiple furnace waste heat recovery system |
US4166434A (en) * | 1977-03-07 | 1979-09-04 | Uop Inc. | Vertical tube fired heater and process |
JPS626166Y2 (en) | 1981-03-20 | 1987-02-12 | ||
JPS61118146U (en) | 1984-12-29 | 1986-07-25 | ||
US5181990A (en) * | 1986-01-16 | 1993-01-26 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Pyrolysis furnace for olefin production |
JPS6334416U (en) | 1986-08-21 | 1988-03-05 | ||
US5228513A (en) * | 1991-05-03 | 1993-07-20 | Indugas, Inc. | Convective heat transfer by cascading jet impingement |
EP0519230A1 (en) | 1991-06-17 | 1992-12-23 | Abb Lummus Crest Inc. | Pyrolysis heater |
RU2061200C1 (en) * | 1993-04-27 | 1996-05-27 | Дочернее акционерное общество открытого типа "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт "ВНИПИгаздобыча" | Gas preheater |
US5687678A (en) * | 1995-01-26 | 1997-11-18 | Weben-Jarco, Inc. | High efficiency commercial water heater |
US6152086A (en) * | 1997-11-03 | 2000-11-28 | Cooperatieve Inkoopvereniging | Heating apparatus and method for operation thereof |
US5878699A (en) * | 1998-02-05 | 1999-03-09 | The M. W. Kellogg Company | Process furnace |
-
2007
- 2007-06-14 US US11/808,973 patent/US8490581B2/en active Active
- 2007-06-15 EP EP07796210.8A patent/EP2035531B1/en active Active
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB757762A (en) * | 1954-06-23 | 1956-09-26 | Petro Chem Process Company | Improvements in or relating to a vertical tube heater |
FR2133306A5 (en) * | 1971-04-15 | 1972-11-24 | Inst Francais Du Petrole | Heating furnace - eg for hydrocarbon cracking or reforming |
JPS57153102A (en) * | 1981-03-16 | 1982-09-21 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Heat exchange for black liquor recovery boiler |
JPS62118146U (en) * | 1986-01-16 | 1987-07-27 | ||
JPS6334416A (en) * | 1986-07-28 | 1988-02-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Pulverized coal combustion process heater |
JPH0314688A (en) * | 1989-02-14 | 1991-01-23 | Manufacturing & Technology Conversion Internatl Inc | Method and apparatus for performing chemical reaction, method for changing carbonaceous material into product gas, method and apparatus for recovering energy and chemical contents ofblack liquor, and method and apparatus for steam reforming heavy liquid hydrocarbon |
FR2761371A1 (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-02 | Procedes Petroliers Petrochim | Tubular furnace for cracking hydrocarbon(s) in the presence of steam |
JP2001519518A (en) * | 1997-10-08 | 2001-10-23 | シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ | Flameless combustor process heater |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013231074A (en) * | 2006-12-05 | 2013-11-14 | Intra-Cellular Therapies Inc | New use |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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